CO2-neutrale betonconstructies, bestaan die eigenlijk wel? We zetten in ieder geval goede stappen om dit doel te bereiken. En de constructeur kan daarbij een belangrijke rol spelen. Zo staan ook in de recent opgestelde Road Map CO2 een aantal handelingsperspectieven waarmee voor constructeurs flinke winsten te halen zijn.
CO?-neutrale betonconstructies, bestaan die eigenlijk wel?
We zetten in ieder geval goede stappen om dit doel te bereiken.
En de constructeur kan daarbij een belangrijke rol spelen. Zo staan ook in de recent opgestelde Road Map CO? een aantal
handelingsperspectieven waarmee voor constructeurs flinke winsten te halen zijn.
Op weg naar
CO?-neutrale
betonconstructies
Concrete handvatten voor de constructeur
30? CEMENT 3 2021
4 materialen3 elementen
1 gebouw
2 com\fonenten
auteurs De druk vanuit de overheid op het
terugdringen van de milieu-impact
van materialen in gebouwen
neemt toe.
Dit wordt concreet met de
MilieuPrestatie Gebouwen (MPG), een maat
voor de milieukosten van de materialen die
in een gebouw worden toegepast. De grens-
waarde van deze MPG wordt steeds verder
gelimiteerd. Per 1 januari 2018 geldt maxi -
mum grenswaarde van 1,0 ?0,5/m² BVO/
levensduurjaar. Op 1 juli 2021 wordt de grens
voor nieuwe woningen (niet voor kantoren)
aangescherpt van 1,0 naar 0,8. Het doel is
om de eis stapsgewijs scherper te stellen en
uiterlijk in 2030 te halveren. Dit betekent
over het algemeen ook een halvering van de
CO?-uitstoot van het gebouwmateriaal. Op
dit moment zijn er echter maar weinig ge-
bouwen die aan de ambitie van 2030 kun -
nen voldoen. Om deze ambitie te halen moet
de hele bouwsector verduurzamen en con -
structeurs hebben hierin een belangrijke
rol. Zij zijn betrokken bij zeker de helft van
de milieu-impact van alle materialen in een
gebouw. De Road Map CO? van het Betonak -
koord biedt een overzicht van handelings-
perspectieven voor de reductie van de
milieu-impact van betonconstructies.
Hieruit volgt dat voor constructeurs de
grootste winsten haalbaar zijn door het her-
bestemmen en renoveren van bestaande
beton casco's, het uitvoeren van ontwerp-
optimalisaties en het anticiperen op de sterkteontwikkeling van beton (hogere eind
-
sterkte). In dit artikel lichten we toe hoe we
met deze drie aspecten omgaan. Andere
perspectieven in de Road Map bieden even -
eens kansen, maar zijn in deze publicatie
niet nader uitgewerkt. Wat zijn quick wins,
welke dilemma's komen we tegen, welke mi -
lieu-winsten zijn haalbaar en hoe zien we
het toekomstperspectief naar 'zero-impact
bouwen'?
Herbestemmen en hergebruik
bestaand casco
De komende decennia komt veel bestaand
vastgoed beschikbaar. Deze gebouwen vol -
doen niet meer aan de hogere eisen aan
gebruik en energieprestaties. Wel is het be-
staande casco van deze gebouwen vaak nog
geschikt om te worden hergebruikt. Zo is
voor de technische levensduur van een be-
tonskelet in binnenklimaat 100 jaar zeker
haalbaar. Door het casco te hergebruiken
hoeft er geen nieuwe constructie te worden
gebouwd en kan het aandeel van de con -
structie op de MPG-waarde van het gebouw
aanzienlijk omlaag. De milieu-impact van
de constructie wordt door levensduurver-
lenging immers verspreid over een langere
periode. Het casco kan op verschillende niveaus
worden hergebruikt (fig. 1). Het her gebruik
van het gehele casco waarbij het gebouw
wordt herbestemd, heeft het meeste invloed
op de milieu-impact. Als dit niet mogelijk
1 Verschillende niveaus van hergebruik
IR. RONALD WENTING
Adviseur constructies ABT
ING. NIKI LOONEN AdviseurABT
IR. EVELINE GOOTZEN
Constructeur ABT
IR. LONNEKE VAN HAALEN
Constructeur ABT
ING. THEO VAN WOLFSWINKEL
AdviseurABT
1
CEMENT 3 2021 ?31
is, kan het casco uit elkaar worden gehaald
om als componenten, elementen of materi -
aal te worden hergebruikt. Om inzicht te krijgen in de reductie
van de milieu-impact door hergebruik van
de draagconstructie kunnen de carbon foot-
print en schaduwprijs van de originele con -
structie worden bepaald. Deze kunnen ver-
volgens worden vertaald naar een nieuwe
schaduwprijs over de totale levensduur van
het gebouw, de nieuwe restlevensduur in -
clusief de oude levensduur. De resultaten
hiervan kunnen bijvoorbeeld bij haalbaar-
heidsonderzoeken worden meegewogen in
de beslissing bij de keuze tussen herbestem -
ming of sloop-nieuwbouw. Dit weegt bij op-
drachtgevers steeds vaker zwaar mee in de
beslissing.
Voorbeelden? Voor de bestaande construc-
ties van het Willem C. van Unnikgebouw,
Convict & Kapel en Lindoduin is bepaald
wat de milieu-impact is van het materiaal van de bestaande constructie (zie kader en
fig. 2, 3 en 4). Hierbij is voor de doorreke-
ning van de huidige constructievolumes
gebruikgemaakt van de milieu-impact van
staal en beton zoals we dat heden ten dage
toepassen. De gegevens zijn ingevoerd in een
Milieu-Impact Monitor (MIM) zoals deze door
ABT is ontwikkeld (zie kader). De milieu-im -
pact van de renovatie is in deze beschouwing
nog niet meegenomen. De huidige leeftijd van deze gebouwen
is meer dan 50 jaar. Deze is dus al groter
dan de levensduur van 50 jaar waar in MPG-
berekeningen van vergelijkbare nieuwbouw -
projecten vanuit wordt gegaan. Door grondige
renovatie of herbestemming is de insteek
om de levensduur van het gebouw met mini -
maal 50 jaar te verlengen. De MPG voor de
bestaande constructie wordt daardoor aan -
zienlijk lager. Op deze manier kan een indicatie
worden gegeven van de potentiële milieu-
impact van de hergebruikte constructie.
Om inzicht te
krijgen in de
reductie van de
milieu-impact
door hergebruik
van de
draagconstructie,
kunnen de
carbon footprint
en schaduwprijs
van de originele
constructie
worden bepaald
MILIEU-IMPACT DRIE VERSCHILLENDE GEBOUWEN
Hoogbouw Willem C. van Unnikgebouw
- Type gebouw: universiteitsgebouw in Utrecht
- Bouwjaar: 1967
- Opdrachtgever: Universiteit Utrecht - Vastgoed & Campus
- Behoud betonconstructie: 27800 m² BVO
- Milieu-impact bestaande betonconstructie: 3100 ton CO?
- MPG constructie na 50 jaar: 0,17/m² BVO/jaar
- MPG na levensduurverlening tot 100 jaar: ?0,09/m² BVO/jaar
fig. 3 Milieu-impact Convict & Kapel
fig. 2 Milieu-impact hoogbouw Willem C. van Unnikgebouw
Convict & Kapel
- Type gebouw: klooster en kapel herbestemd tot conservatorium
van Amsterdam
- Bouwjaar: 1962
- Opdrachtgever: Amsterdamse Hogeschool voor de Kunsten
- Behoud betonconstructie: 2670 m² BVO
- Milieu-impact bestaande betonconstructie: 430 ton CO?
- MPG constructie na 50 jaar: ?0,30/m² BVO/jaar
- MPG na levensduurverlening tot 100 jaar: ?0,15/m² BVO/jaar
32? CEMENT 3 2021
fig. 4 Milieu-impact Lindoduin
Lindoduin
- Type gebouw: appartementencomplex in Den Haag
- Bouwjaar: 1965
- Opdrachtgever: Vestia
- Behoud betonconstructie: 24000 m² BVO
- Milieu-impact bestaande betonconstructie: 2250 ton CO?
- MPG constructie na 50 jaar: ?0,18/m² BVO/jaar
- MPG na levensduurverlening tot 100 jaar: ?0,09/m² BVO/jaar Toekomstperspectief?
Aangezien de MPG-
eis steeds strenger wordt, wordt hergebruik
van een bestaand casco steeds interessan -
ter. Materiaal wordt schaarser en hierdoor
wordt bestaand vastgoed meer en anders
gewaardeerd. Daarnaast wordt er meer her-
bestemd vanuit het behoud van waarde, zo-
wel economische waarde als monumentale/
bouwhistorische waarde. Om de bestaande constructie te her-
gebruiken, worden vaak aanpassingen ge-
daan aan het bestaande gebouw om het
geschikt te maken voor de nieuwe functie.
Denk hierbij aan optoppen, het verwijderen
of toevoegen van vloeren en het versterken
van de constructie voor hogere belastingen. Je kunt hierbij spreken van drie mate-
riaalstromen: het behoud van bestaande
materialen, de uitstroom van verwijderde
materialen en de instroom van nieuwe ma -
terialen (fig. 5).
Behoud? Om de milieu-impact door het ge-
bruik van nieuwe materialen zo veel moge- lijk te beperken, moet eerst worden gekeken
welke componenten en elementen in hun
huidige functie en huidige positie kunnen
worden hergebruikt.
Uitstroom? Vervolgens wordt gekeken naar
de materialen die uit het gebouw stromen
omdat ze in hun huidige functie/positie niet
meer nodig zijn of niet meer naar behoefte
presteren. Voor deze materialen/elementen
kan zoveel mogelijk een nieuwe toepassing
binnen het project worden gezocht. Hierbij is
het, vanuit de circulariteit van de elementen,
gunstig om ze zo hoogwaardig mogelijk te
hergebruiken. Waar het niet mogelijk is de
materialen binnen het project te hergebrui
-
ken, moeten ze zo duurzaam mogelijk wor -
den hergebruikt/recycled buiten het project.
In het werk gestort beton wordt nu
meestal hergebruikt als betonpuingranulaat.
Door het gebruik van een smart crusher kan
het materiaal hoogwaardiger worden herge-
bruikt. Dit zal in de toekomst meer en meer
worden toegepast.
Extra reken-
inspanningen,
geavanceerder
rekenwerk,
parametrisering
en slimme
vormgeving
helpen de
constructeur bij
het minimalise-
ren van de
hoeveelheid
materialen
CEMENT 3 2021 ?33
Prefab-betonelementen worden nu zeer be-
perkt hergebruikt als complete elementen.
Door in nieuwe gebouwen rekening te houden
met losmaakbaarheid van elementen, het
stroomlijnen van hergebruikstromen en het
beter beheren van materiaalgegevens (mate-
riaalpaspoort), zal hergebruik van prefab
elementen beter toepasbaar moeten worden.
Instroom? Naast het hergebruik van de be-
staande materialen, zijn nieuwe materialen
in het gebouw benodigd. Hierbij moet er in
het ontwerptraject naar worden gestreefd
de hoeveelheid nieuw materiaal zo veel mo-
gelijk te beperken en materiaal optimaal in
te zetten. Voor de nieuwe materialen is het
uitgangspunt te kiezen voor duurzame vari -
anten, met een lagere milieu-impact en/of
een langere levensduur.
Combinaties? Bestaande gebouwen sluiten
natuurlijk niet altijd aan op de toekomstige
wensen voor het gebruik van het gebouw,
bijvoorbeeld omdat het oppervlakte te klein
is of omdat grotere open ruimtes benodigd
zijn. Indien het gebouw slechts (beperkt) ge-
schikt is voor hergebruik, kan een combina -
tie van herbestemming en nieuwbouw inte-
ressant zijn. Daarnaast kan het vanuit het
maximaal benutten van de waarde van het
bestaande gebouw interessant zijn om niet
te veel ingrepen aan de bestaande construc-
tie te doen. Door in deze gevallen bijvoor-
beeld een optopping met een constructie om het gebouw heen te maken, wordt het be-
staande casco niet aangetast en zijn er juist
veel mogelijkheden voor de uitwerking van
de optopping (fig. 6). Hierdoor kunnen pro-
jecten waarbij hergebruik in eerste instan -
tie niet haalbaar lijkt, toch haalbaar worden
en kan de reductie van milieu-impact door
hergebruik van bestaande casco's worden
vergroot.
Ontwerpoptimalisaties constructie
Voor het optimaliseren van constructies ligt
de focus op het materiaalgebruik van de
constructiedelen en het minimaliseren van
de milieubelasting van deze materialen. De
uitdaging hierbij is om betonconstructies
slimmer te ontwerpen. Enerzijds draagt een
extra rekeninspanning van de constructeurs,
geavanceerder rekenwerk en in sommige
gevallen parametrisering bij om de beno-
digde hoeveelheid materialen te minima-
liseren. Anderzijds kunnen materialen door
slimme vormgeving van constructiedelen
meer efficiënt worden ingezet, waarmee de
milieubelasting kan worden teruggedrongen.
In de hedendaagse beroepspraktijk ontbreekt
vaak nog een prikkel voor de constructeur.
Het waarderen van de constructeur op pres-
tatie van de constructie draagt bij als dit als
selectiecriterium in de opdrachtgunning
wordt meegenomen. Een belangrijke eerste stap is het mo-
nitoren van de milieu-impact van het mate-
riaalgebruik. Hierdoor wordt het materiaal -
5 6
CARBON FOOTPRINT EN
SCHADUWKOSTEN
De carbon footprint is de hoeveelheid
CO? die wordt uitgestoten gedurende de
levenscyclus van het materiaal van de
constructie. Behalve de CO?-emissie zijn
er meer belastende emissies. Deze wor-
den in een LCA berekend. Om het over-
zichtelijk te houden worden, worden alle
verschillende manieren waarop het
milieu wordt belast (elf indicatoren)
samengevoegd in één waarde. Dit zijn
de schaduwkosten van een materiaal.
MILIEU-IMPACT MONITOR (MIM)
De Milieu-Impact Monitor (MIM) is een
door ABT ontwikkelde Revit-plugin waar-
mee je met één druk op de knop de
milieu-impact van complete draagcon-
structies kunt berekenen. Met de MIM is
de carbon footprint en de schaduwprijs
van de gemodelleerde draagconstruc -
ties real-time in Revit te monitoren.
5 Instroom, behoud en uitstroom van materialen
6 Optopping met constructie om het gebouw heen 34? CEMENT 3 2021
Behoud
Uitstroom Instroom
Behoud
Uitstroom Instroom
gebruik en de bijbehorende milieu-impact
inzichtelijk en meetbaar. In veel gevallen zal
inzichtelijk worden dat de milieu-impact
van een betonnen constructiedeel voor het
leeuwendeel wordt bepaald door de hoeveel -
heid en het type cement en de wapening. De
grootste winst valt dan ook op deze onder-
delen te behalen.
Optimalisatie door rekeninspanning
constructeurs?
Door een extra rekeninspan -
ning van de constructeurs kan de hoeveelheid
materiaal en bijbehorende milieu-impact
worden teruggedrongen. Dit vergt meerdere
en vooral ook een meer secure beschouwing
van de constructeur op de te dimensioneren
constructies. Bij bijvoorbeeld het dimensioneren
van de kolomwapening bepaalt iedere con -
structeur een aantal wapeningsconfigura -
ties voor de kolommen. Dit is afhankelijk
van de variatie in optredende kolomkrach -
ten, gewenste eenheid in uitvoering en re-
keninspanning van de constructeur. De 'luie'
constructeur dimensioneert alle kolommen
op de zwaarste kolomlast terwijl de ijverige
constructeur differentieert en op zoek gaat
naar een zorgvuldige bundeling van gelijke
kolommen. In een studie is de invloed van het
aantal wapeningsconfiguraties op het totale
wapeningsverbruik in de betonkolommen
van het WTC-kantoor in Utrecht onderzocht.
Als alle kolommen zouden worden gedimen -sioneerd op de maatgevende kolombelasting
dan komt het totale wapeningsverbruik voor
de kolommen op circa 33,5 ton uit. Indien
er differentiatie plaatsvindt, kan het wape-
ningsverbruik aanzienlijk worden terugge-
bracht. Op het moment dat er wordt gekozen
voor twee wapeningsconfiguraties daalt het
totale wapeningsverbruik voor de kolommen
tot 17 ton. Bij iedere volgende differentiatie
is het effect minder op het totale wapenings-
verbruik. De grafiek in figuur 7 laat zien dat
het totale wapeningsverbruik naar maximaal
11,7 ton kan teruglopen bij een veelvoud aan
iteraties. Praktisch gezien laat de grafiek
zien dat bij vier differentiaties al een mooi
resultaat wordt bereikt. Met een extra reken -
inspanning van de constructeur kan in dit
voorbeeld een milieuwinst van 31 ton CO?
worden gerealiseerd.
Optimalisatie door geavanceerd rekenen
met EEM?
Door een constructie geavanceerd
en met behulp van EEM te berekenen, wor-
den details van een constructiedeel zo waar-
heidsgetrouw mogelijk inzichtelijk gemaakt.
Steeds vaker ontwikkelt dit geavanceerde
rekenen zich tot een virtuele wereld waarin
verschillende ontwerpkeuzes worden getest.
Bij iedere berekening is de rode draad dat er
driedimensionaal, fysisch niet-lineair, met
eindige elementen wordt gerekend. Dit leidt
vaak tot materiaalbesparing en dus in veel
gevallen een substantiële verlaging van de
CO?-footprint.
7
7 Invloed van het aantal wapeningsconfiguraties op het totale wapeningsverbruik in kolommen CEMENT 3 2021 ?35
In de realisatiefase van de kelderconstructie
van het gemeentehuis in Weert is het ont-
werp omgebouwd van een poerenfundering
naar een plaatfundering op staal. Deze is
volledig ingevoerd in het EEM-pakket DIANA
FEA om gebruik te maken van een optimale
spreiding van de bovenbouwbelasting op de
aanwezige ondergrond (fig. 8). Hierbij is
maximaal gebruikgemaakt van dwars-
kracht- en ponscapaciteit van de betonnen
kelderconstructie. Door integraal ontwer-
pen van de kelderconstructie en funde-
ringsconstructie en het geavanceerd hoog -
waardig rekenen, is een materiaalbesparing
van circa 40% behaald ten opzichte van het
referentieontwerp.
Optimalisatie door parametrisering? In de
wereld van parametrisering draait het om
efficiëntie, optimalisatie en performance.
Met eigen scripts, geautomatiseerde work -
flows, digitale tools en applicaties wordt ge-
zocht naar de optimale oplossing en krijgt
de constructeur meer inzicht in de optimale
constructie. Een positieve ontwikkeling en
krachtig middel om in te zetten, met als doel
constructies te optimaliseren en daarmee
ook de milieu-impact. In een afstudeeronderzoek aan de TU Delft
[1] is in een parametrische studie de impact
van de geometrie van de funderingspoeren
op het wapeningsverbruik onderzocht.
Daarbij werden de verhoudingen tussen de
breedte/lengte en de hoogte/lengte als vari -
abel verondersteld. Aan de hand van vak -
werkanalogie is het wapeningsgebruik voor
verschillende geometrieën vastgesteld. De
resultaten zijn weergegeven in figuur 9.
L , W en H geven respectievelijk de lengte,
breedte en hoogte van de poer aan. De
cijfers in de grijze vakken geven het staal -
verbruik in procenten aan. Voor minimaliseren van de trekband -
wapening loont het om een voldoende hoge
poer te maken. Daarnaast is een vierkante
blokpoer aanzienlijk gunstiger dan een
rechthoekige variant. Door deze studie uit
te breiden met het betonverbruik van de
poer is het mogelijk door parametrisering
de optimale variant met de laagste milieu-
impact vast te stellen. Voor een optimaal
milieu-impactgestuurd ontwerp van de
funderingspoeren loont het om de palen
schoor te heien (1:20), zodat deze dichter
(2* D i.p.v. 3*D ) bij elkaar kunnen worden
gepositioneerd in het funderingsblok. Dit
AANPASSING k t-FACTOR
Beargumenteerd zou kunnen
worden dat de k
t-factor van
0,85 hoger kan worden aange-
houden. Bij toepassing van
cementtype CEM I 52,5 N is
met deze factor namelijk het
effect van langeduursterkte
negatief en bij een waarde van
k
t = 0,88 neutraal. Met aanhou-
den van een hogere waarde
voor k
t zou in meer gevallen
van 'slow concrete' gebruikge-
maakt kunnen worden en dus
een lagere CO?-uitstoot moge-
lijk zijn. In dit rekenvoorbeeld
leidt een aanpassing van k
t
naar 0,88 tot 45 kg/m³ cemen-
treductie en daarmee tot
11,9 kg/m³ of circa 10% cement-
en CO?-reductie.
8 Materiaaloptimalisatie kelderconstructie gemeentehuis Weert door modellering in DIANA FEA
9 Resultaten wapeningsverbruik vastgesteld met geometrische parameterstudie funderingspoeren
(W = breedte, L = lengte, H = hoogte poer)
8
9
36? CEMENT 3 2021
werd vroeger vanuit kostenoogpunt vaker
gedaan.
Optimalisatie door vormgeving? De milieu-
impact van betonconstructies kan door
vormgeving worden geoptimaliseerd. Veel
kan worden geleerd door een terugkijk in de
bouwgeschiedenis, door de verhouding tus-
sen de hoeveelheid arbeid versus materiaal
in ogenschouw te nemen. Door de toene-
mende arbeidskosten hebben arbeidsinten -
sieve constructies zich steeds meer ontwik -
keld op de beperking van de hoeveelheid
arbeidsuren. Dit ten koste van de hoeveel -
heid materiaal dat is toegepast in construc-
ties. In de loop der tijd is steeds meer mate-
riaal toegevoegd aan constructies die vanuit
het oogpunt van de mechanica inefficiënt
zijn. Een mooi voorbeeld hiervan is de ont-
wikkeling van de vlakke plaatvloer (foto 10
en 11). Tot de jaren 60 werd een dergelijke
vloer altijd uitgevoerd met kolomkoppen of
kolomplaten dan wel een combinatie van
beiden. Hiermee werd de plek met de maat-
gevende zone in de constructie versterkt,
waardoor de vloer licht kon worden gedi -
mensioneerd. De kolomkoppen zijn tegen -
woordig uit beeld verdwenen. De vloerdikte
wordt volledig gedimensioneerd op de maat-
gevende zone ter plaatse van de kolomaan -
sluiting. Hierdoor is de hedendaagse vlakke
plaatvloer een stuk dikker dan de oorspron -
kelijke versie met kolomkoppen met een
navenant hogere milieu-impact. Interessant op dit vlak is wat de digita -
lisering en technologische innovatie in de
bouw gaat bieden. Aangezien geschoolde ar-
beidskrachten steeds schaarser worden en
arbeid steeds duurder, zal een groot deel
van de arbeid worden vervangen door robo-
tisering. De vraag rijst op of we hiermee
weer meer materiaalefficiënte constructies
kunnen gaan ontwikkelen. Dit zal ongetwij-
feld leiden tot een nieuwe vormentaal, waar
juist beton zich goed voor leent.
Anticiperen op
sterkte ontwikkeling
Eén van de handelingsperspectieven in de
Road Map CO? van het Betonakkoord betreft
de toepassing van 'slow concrete'. Daarbij
wordt gebruikgemaakt van het gegeven dat
beton ook na 28 dagen nog steeds sterker
wordt en dat veel constructies pas na langere
tijd maximaal worden belast. De grafiek in figuur 12 laat voor veelge-
bruikte cementen zien hoe de sterkte zich
in de loop der tijd ontwikkelt en dat er na 28
dagen nog een aanzienlijke doorontwikkeling
van sterkte plaatsvindt. Hier mag volgens de
Eurocode 2 ook mee worden gerekend. De
norm stelt daarbij geen limiet aan de levens-
duur, er zou dus zelfs met een sterkte na 1
jaar mogen worden gerekend. Wel staat be-
schreven dat, wanneer wordt gerekend met
een sterkte na meer dan 28 dagen, een re-
ductiefactor k
t = 0,85 moet worden toegepast
(NEN-EN 1992-1-1+C2 art. 3.1.2). De doorgroei van de sterkte is vooral
aan de orde bij hoogovencement (CEM III).
Als voorbeeld maken we een vergelijking
tussen CEM I 52,5N en CEM IIIB 42,5 N LH SR.
Daarbij wordt de sterkte van beton bepaald
op basis van de cementsoort, de norm-
sterkte van het toegepaste cement en de
water-cementfactor conform onderstaande
formule:
??? '
cm(n) n b f aN c wcf
Waarin:
N
n = normsterkte van het cement
wcf = water-cementfactor van het toegepas-
te beton
In de rekenvoorbeelden wordt uitgegaan
van een water-cementfactor van 0,50, een
maximum waarde die geldt voor milieuklas-
sen XC4, XS1, XF3, XF4, XA2 en XD2. Na 28
dagen is het beton met portlandcement
sterker dan beton met hoogovencement,
Bij 'slow con -
crete' wordt
gebruikgemaakt
van het gegeven
dat beton ook
na 28 dagen
sterker wordt
en dat veel
constructies
pas na langere
tijd maximaal
worden belast
Tabel 2 Relatieve sterkteontwikkeling
f 'cm(n) in N/mm² 28 dg.90 dg.180 dg.5 jr.
CEM I 52,5 N 100%110%113%112%
CEM III/B 42,5N 100%119%125%139%
Tabel 1 Reductiefactor per type cement
cementtype abc
CEM I 0,853362
CEM IIIB 0,751830
CEMENT 3 2021 ?37
maar na 180 dagen is dat min of meer gelijk
en na 5 jaar is het beton met hoogovence-
ment zelfs aanzienlijk sterker. Tabel 2 geeft
per cementsoort de relatieve betonsterktes
na 28, 90 en 180 dagen en na 5 jaar. Uit deze tabel volgt dat bij toepassing
van portlandcement na 28 dagen de sterkte
nog met ongeveer een halve sterkteklasse
toeneemt, terwijl dit bij hoogovencement 1 à
2 sterkteklassen is. Wanneer de reductiefactor k
t wordt
toegepast kan bij de toepassing van port-
landcement niet met een hogere eindsterkte
worden gerekend, omdat de groei in de
sterkte niet meer dan 15% bedraagt. Bij de
toepassing van hoogovencement is het ei -
genlijk pas vanaf 180 dagen interessant om
gebruik te maken van 'slow concrete'. Voor
specifieke constructieonderdelen, zoals de
fundering van een hoogbouwtoren, kan dit
interessant zijn. In dit voorbeeld is bij toepassing van
hoogovencement de sterkte na 180 dagen normtechnisch 0,85 x 125% = 106% van de
28-daagse sterkte. Door hiermee te rekenen
is, bij berekening conform eerder genoemde
formule, 27 kg/m² minder cement nodig,
waarmee 7,5 kg/m³ of circa 6% CO? wordt
bespaard. Voor de constructeur geldt dat
als hij al in het ontwerp aangeeft welke on -
derdelen pas na 180 dagen hun eindsterkte
moeten bereiken, flinke CO?-reductie moge-
lijk is.
Tot slot
Met de patenten op portlandcement en ge-
wapend beton circa 200 en 150 jaar geleden
is één van de meest gebruikte bouwmateri -
alen ontstaan. Met behoud van de vele goede
eigenschappen zal er in 30 jaar een volledige
transformatie moeten plaatsvinden naar
'zero-impactbeton'. Al in de komende 10 jaar
zal een halvering van de impact gerealiseerd
worden door een scala aan optimalisaties
en innovaties. De constructeur kan daar nú
al een aanzienlijke bijdrage aan leveren.
LITERATUUR
1?Xia, Y., Towards a systematic design
approach of D-regions in reinforced
concrete: Optimization-based generation
of Strut-and-Tie models. Delft University
of Technology, 2021-02-22.
10, 11 Ontwikkeling betonnen plaatvloeren
12 Sterkteontwikkeling van beton, bron: www.enci.nl/nl/druksterkteontwikkeling
10 11
12
38? CEMENT 3 2021
De druk vanuit de overheid op het terugdringen van de milieu-impact van materialen in gebouwen neemt toe. Dit wordt concreet met de MilieuPrestatie Gebouwen (MPG), een maat voor de milieukosten van de materialen die in een gebouw worden toegepast. De grenswaarde van deze MPG wordt steeds verder gelimiteerd. Per 1 januari 2018 geldt maximum grenswaarde van 1,0 €0,5/m² BVO/levensduurjaar. Op 1 juli 2021 wordt de grens voor nieuwe woningen (niet voor kantoren) aangescherpt van 1,0 naar 0,8. Het doel is om de eis stapsgewijs scherper te stellen en uiterlijk in 2030 te halveren. Dit betekent over het algemeen ook een halvering van de CO2-uitstoot van het gebouwmateriaal. Op dit moment zijn er echter maar weinig gebouwen die aan de ambitie van 2030 kunnen voldoen. Om deze ambitie te halen moet de hele bouwsector verduurzamen en constructeurs hebben hierin een belangrijke rol. Zij zijn betrokken bij zeker de helft van de milieu-impact van alle materialen in een gebouw.
De Road Map CO2 van het Betonakkoord biedt een overzicht van handelingsperspectieven voor de reductie van de milieu-impact van betonconstructies. Hieruit volgt dat voor constructeurs de grootste winsten haalbaar zijn door het herbestemmen en renoveren van bestaande betoncasco’s, het uitvoeren van ontwerpoptimalisaties en het anticiperen op de sterkteontwikkeling van beton (hogere eindsterkte). In dit artikel lichten we toe hoe we met deze drie aspecten omgaan. Andere perspectieven in de Road Map bieden eveneens kansen, maar zijn in deze publicatie niet nader uitgewerkt. Wat zijn quick wins, welke dilemma’s komen we tegen, welke milieu-winsten zijn haalbaar en hoe zien we het toekomstperspectief naar 'zero-impact bouwen'?
De komende decennia komt veel bestaand vastgoed beschikbaar. Deze gebouwen voldoen niet meer aan de hogere eisen aan gebruik en energieprestaties. Wel is het bestaande casco van deze gebouwen vaak nog geschikt om te worden hergebruikt. Zo is voor de technische levensduur van een betonskelet in binnenklimaat 100 jaar zeker haalbaar. Door het casco te hergebruiken hoeft er geen nieuwe constructie te worden gebouwd en kan het aandeel van de constructie op de MPG-waarde van het gebouw aanzienlijk omlaag. De milieu-impact van de constructie wordt door levensduurverlenging immers verspreid over een langere periode.
Het casco kan op verschillende niveaus worden hergebruikt (fig. 1). Het hergebruik van het gehele casco waarbij het gebouw wordt herbestemd, heeft het meeste invloed op de milieu-impact. Als dit niet mogelijk is, kan het casco uit elkaar worden gehaald om als componenten, elementen of materiaal te worden hergebruikt.
Om inzicht te krijgen in de reductie van de milieu-impact door hergebruik van de draagconstructie kunnen de carbon footprint en schaduwprijs van de originele constructie worden bepaald. Deze kunnen vervolgens worden vertaald naar een nieuwe schaduwprijs over de totale levensduur van het gebouw, de nieuwe restlevensduur inclusief de oude levensduur. De resultaten hiervan kunnen bijvoorbeeld bij haalbaarheidsonderzoeken worden meegewogen in de beslissing bij de keuze tussen herbestemming of sloop-nieuwbouw. Dit weegt bij opdrachtgevers steeds vaker zwaar mee in de beslissing.
Reacties